ケトジェニック食、脳グルタミン酸代謝、発作制御

てんかんの制御におけるケトン生成食の作用様式はわかりません。1つの可能性は、食事がグルタミン酸の脳の取り扱いを変化させ、主要な興奮性神経伝達物質であり、けいれんを想起し、永続させる可能性のある要因であることです。ケトン体の脳代謝がグルタミン酸炭素とグルタミン炭素の30％を提供できることがわかりました。ケトン体代謝は、オキサロアセテートを消費し、それによってグルタミン酸のアスパラギン酸のトランスアミン化を減少させる、クエン酸シンテターゼ反応にアセチルCoAを提供します。グルタミン酸ジカルボキシラーゼ反応に比較的多くのグルタミン酸が利用可能であり、脳[GABA]を増加させます。ケトーシスはまた、グリアがグルタミンに変換する酢酸の脳代謝を増加させることにより、脳[GABA]を増加させます。GABA作動性ニューロンは、後者のアミノ酸を容易に取り上げ、GABAの前駆体として使用します。ケトーシスは、血液脳関門でのアミノ酸輸送の変化にも関連している可能性があります。具体的には、ケトーシスは、血液ロイシンの血液脳関門交換のトランスポーターであるグルタミンの脳からの放出を支持する可能性があります。脳グルタミンはグルタミン酸の星状細胞で形成されるため、全体的な効果は、神経系からのグルタミン酸の放出を支持することです。

We do not know the mode of action of the ketogenic diet in controlling epilepsy. One possibility is that the diet alters brain handling of glutamate, the major excitatory neurotransmitter and a probable factor in evoking and perpetuating a convulsion. We have found that brain metabolism of ketone bodies can furnish as much as 30% of glutamate and glutamine carbon. Ketone body metabolism also provides acetyl-CoA to the citrate synthetase reaction, in the process consuming oxaloacetate and thereby diminishing the transamination of glutamate to aspartate, a pathway in which oxaloacetate is a reactant. Relatively more glutamate then is available to the glutamate decarboxylase reaction, which increases brain [GABA]. Ketosis also increases brain [GABA] by increasing brain metabolism of acetate, which glia convert to glutamine. GABA-ergic neurons readily take up the latter amino acid and use it as a precursor to GABA. Ketosis also may be associated with altered amino acid transport at the blood-brain barrier. Specifically, ketosis may favor the release from brain of glutamine, which transporters at the blood-brain barrier exchange for blood leucine. Since brain glutamine is formed in astrocytes from glutamate, the overall effect will be to favor the release of glutamate from the nervous system.